ПЛИС в системах реального времени : учебная программа для специальности 1-31-01 физика (по направлениям) 1-31-0401-01(научно-исследовательская деятельность) 1-31 04 01-02 (производственная деятельность). № УД-2289

Abstract

Программа курса " ПЛИС в системах реального времени " разработана для специальности 1-31 04 01 Физика. Цель дисциплины состоит в приобретении теоретических знаний о современных технологиях проектирования электронных средств, о языке описания проектов VHDL, изучение основ работы с САПР MAX+Plus II, FPGA Advantage Mentor Graphics, приобретении практических навыков разработки сложных функциональных блоков (СФ-блоков) СБИС с использованием VHDL, изучении различных подходов в описании проектов, верификации проектов, методов повышения эффективности проектных операций с применением VHDL. Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС – Programmable Logic Devices – PLD) представляют собой новую элементную базу, обладающую гибкостью заказных БИС и доступностью традиционной "жесткой" логики. Главным отличительным свойством ПЛИС является возможность их настройки на выполнение заданных функций самим пользователем. Современные ПЛИС характеризуются низкой стоимостью (1-2 доллара США), высоким быстродействием (до 3,5 нc), значительными функциональными возможностями (одна ПЛИС может заменить несколько сот корпусов традиционной "жесткой" логики), многократностью перепрограммирования, низкой потребляемой мощностью (позволяющей использовать их в изделиях с батарейным пи-танием), гибкостью архитектуры и др. Доказательством перспективности новой элементной базы служит ежегодное появление новых, имеющих более совершенную архитектуру, поколений ПЛИС, а также постоянно растущий объем выпуска ПЛИС ведущими зарубежными производителями микросхем: Advanced Micro Devices (AMD), А1tега, Хilinx, Аtmel, Intel и др. Процесс проектирования цифрового устройства на основе ПЛИС заключается в описании его функционирования на входном языке используемого программного средства, выполнении автоматизированного синтеза, проведении моделирования и настройке выбранной ПЛИС с помощью программатора. При этом время разработки даже достаточно сложных проектов может составлять всего несколько часов. Для того чтобы изменить алгоритм работы устройства, достаточно перепрограммировать ПЛИС, причем отдельные ПЛИС допускают программирование (перепрограммирование) уже после их установки на плату. По существу разработка устройств на основе ПЛИС представляет собой новую технологию проектирования электронных схем, включая их изготовление и сопровождение. В результате изучения дисциплины студенты должны: - знать назначение, виды обеспечений и особенности организации современных САПР; основные характеристики САПР Mentor Graphics, MAX+Plus II, Tanner Pro, PSpice; маршруты проектирования СБИС с использованием языков описания проектов; первичную абстракцию VHDL; лексические элементы, типы данных, операции, операторы управления, процессы, пакеты, функции, основные стили описания проектов, контроль ошибок, специфику подмножеств языка VHDL в САПР Mentor Graphics и MAX+Plus II; роль VHDL при проектировании, верификации, сопровождении и модификации проектов; - уметь описывать проекты СФ-блоков в структурном, поведенческом и потоковом стилях VHDL, создавать иерархию проекта, обоснованно применять конструкции языка, моделировать устройства с использованием средств VHDL. Материал курса основан на знаниях и представлениях, заложенных в общих курсах по электричеству, основам радиоэлектронике, автоматизации физического эксперимента.